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楼宇自控系统的监控方法与节能策略(2)

来源:学术堂 作者:周老师
发布于:2015-12-28 共7043字

  2.4 电梯系统。

  电梯系统 :A 区 12 部 , 电梯。B 区 10 部电梯。电梯以监测为主。电梯系统的主要监视范围 :

  1、电梯运行状态显示 ;2、电梯故障报警 ;3、电梯上行状态 ;4、电梯下行状态 ;2.5 照明系统。

  照明智能化已经成为当今建筑发展的主流技术 , 但是长期以来 , 智能照明在国内一直受到忽视 , 绝大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式。部分智能大厦采用楼宇自控 (BA) 系统来监控照明 , 实现简单的区域照明和定时开关功能。

  每层 2 路控制。根据照度开启 1 路或 2 路。定时开关照明 , 来节约用电。

  3 节能分析。

  针对智能建筑不同的室内外环境和设备使用情况 ,我们的控制策略基于舒适性和节能的双重考虑 , 不仅实现对大厦内的各种机电设备的控制 , 并依据它们之间内在的联系 , 实现对整个系统的连锁控制。另外 , 如果楼宇自动控制系统能够通过通讯接口的方式从水、电计量系统取得设备的能耗统计数据并进行各种分析与处理 ,就能够优化系统的控制参数、制定维护计划 , 使大厦机电设备在稳定工作的基础上 , 最大限度的节省能源 , 降低大厦后期运行和维护成本。

  3.1 提高室内温湿度控制精度。

  室内温湿度的变化与建筑节能有着紧密的相关性。据美国国家标准局统计资料表明 , 如果在夏季将设定值温度下调 1℃ , 将增加 9% 的能耗 , 如果在冬季将设定值温度上调 1℃ , 将增加 12% 的能耗。因此将室内温湿度控制在设定值精度范围内是空调节能的有效措施。欧美等国对室内温湿度控制精度要求为 : 温度为 ±1.5℃ ,湿度为 ±5% 的变化范围。如果技术成熟可以试着依据热负荷补偿曲线来设置浮动的设定点 , 这样可以更加有效的自动调整室内温度设定值 , 使其在大厦负荷允许的范围内尽可能的节省能量。

  传统的建筑由于没有采用建筑设备自动化系统 , 往往造成夏季室温过冷 ( 低于标准设定值 ) 或冬季室温过热 ( 高于标准设定值 ) 现象。这不但对人体的健康和舒适性来讲都是不适宜的 , 同时也浪费了能源。采用了楼宇自动控制系统的智能建筑 , 不仅可以按照设定自动调节室内温湿度外 , 还可以根据室外温湿度的和季节变化情况,改变室内温度的设定,使的更加满足人们的需要,充分发挥空调设备的功能。空调系统温度控制精度越高,不但舒适性越好 , 同时节能效果也越明显。据实际数据计算 , 节能效果在 15% 以上。

  3.2 新风量控制。

  根据卫生要求 , 建筑物内每人都必须保证有一定的新风量。但新风量取得过多 , 势必将增加新风耗能量。

  在设计工况 ( 夏季室外温 26℃ , 相对温度 60%, 冬季室温 22℃ , 相对湿度 55%) 下 , 处理一公斤室外新风量需冷量 6.5kWh, 热量 12.7kWh, 故在满足室内卫生要求的前提下 , 减少新风量 , 有显着的节能效果。

  根据大厦内人员的变动规律 , 采用统计学的方法 ,建立新风风阀控制模型 , 以相应的时间而确定运行程序进行过程控制新风风阀 , 以达到对新风风量的控制。

  使用新风和回风比来调整、影响被控温度并不是调节新风阀的主要依据 , 调节温度主要由表冷阀完成 ,如果风阀的调节也基于温度 , 那么在控制上 , 两个设备同时受一个参数的影响并且都同时努力使参数趋于稳定 , 结果就是系统产生自激 , 不会或很难达到稳定 ,所以可以放大新风调节温度的死区值 , 使风阀为粗调 ,水阀为精调。

  空调系统中的新风占送风量的百分比不应低于10%.不论每人占房间体积多少 , 新风量按大于等于30m3/h. 人采用。

  为了防止外界环境空气渗入房间,保持房间洁净度,保持房间正压在 5~10Pa 即可满足要求 , 但是如果风压过大将会影响系统运行的经济性 , 所以在洁净度要求较高的房间内安装压力传感器 ( 主要测静压 )。

  3.3 空调设备的最佳启停控制。

  对于智能建筑内那些在夜里不需要开空调的区域或房间 , 为了保证工作开始时环境的舒适 , 就需要提前对其进行预冷或预热。另外 , 室内温度是惯性很大的被控对象 , 提前关闭空调也可以保证室内温度在一定的时间内变化不大 , 楼宇自动控制系统通过对空调设备的最佳启停时间的计算和控制,可以在保证环境舒适的前提下,缩短不必要的空调启停宽容时间 , 达到节能的目的 ; 同时在预冷或预热时 , 关闭新风风阀 , 不仅可以减少设备容量 , 而且可以减少获取新风而带来冷却或加热的能量消耗。对于小功率的风机或者带软启动的风机可以考虑风机间歇式的控制方法 , 如果使用得当 , 一般每一个小时风机只运行 40~50 分钟 , 节能效果比较明显。空调设备采用节能运行算法后 , 运行时间更趋合理。数据记录表明 , 每台空调机一天 24 小时中实际供能工作的累计时间仅仅 2 小时左右。

  3.4 空调水系统平衡与变流量控制。

  空调系统的节能算法是智能大厦节能的核心 , 通过科学合理的节能控制算法 , 不但可以达到温湿度环境的自动控制 , 同时可以达到相当可观的节能效果。通过对空调系统最远端和最近端的空调机在不同功能状态和不同的运行状态下的流量和控制效果测量参数分析可知空调系统具有强烈的动态特点 , 运行状态中自控系统按照热交换的实际需要动态的调节着各空调机的电磁阀 , 控制流量进行相应的变化 , 因此总的供回水流量值也在始终处于不断变化之中 , 为了影响这种变化 ,供回水压差必须随之有所调整以求得新的平衡。从这一点出发,在硬件一定的条件下流量的监控是节能的关键,因此流量必须随动调节 , 并通过实验数据建立相应的变流量节能控制数学模型 , 同时将空调供回水系统由开环系统变为闭环系统。

  3.5 克服暖通设计带来的设备容量冗余。

  目前我国绝大多数暖通系统 , 为了保证能在最不利的环境情况下正常运行 , 在设计时往往采用静态方法计算负荷,而且还乘以较大的安全系数,以至于在设备(如制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、风机等 ) 选型方面往往偏大。暖通系统是一个典型的动态系统 , 一年的中的负荷绝不是均匀分布的 , 即使是一天的中的负荷也是随时间而变化的。不恰当的冗余将会造成能源的浪费 , 而这种冗余是很难用人工监控的方式加以克服。如果严格根据国家《民用建筑采暖通风设计规范》中的规定 , 以累年日平均气温稳定通过≤ 5℃的起止日之间的日期为采暖期的话 , 那么北方地区的采暖期应该是每年的 10月中下旬直到次年的 4 月中上旬 , 有将近半年的久。由于智能建筑科学地运用楼宇自动化系统的节能控制模式和算法 , 动态调整设备运行 , 有效地克服由于暖通设计带来的设备容量和动力冗余而造成的能源浪费。据统计,在供暖系统的调节中 , 用 48 小时的日平均气温预报来确定锅炉房的供水、回水温度 , 比凭经验供暖 , 在确保室温不低于 18℃的情况下 , 可节省大约 3%的能源。只是采纳了气温预报就可以节省 3%~ 5%的能源 , 如果大楼的供热部分能够自动检测室外温度和采集室内温度 , 并且以其为供热负荷的重要依据 , 那么仅此一项在供暖季节省的能量不低于 5%.

  3.6 春季过渡模式、秋季过渡模式的划分。

  春季过渡模式的判断标准是两条 , 其一是本地区的历史室外计算 ( 干球 ) 温度记录。其二是室外日平均气温是否达到 10C℃。满足两个条件时系统进入春季过渡季节模式 , 此时系统将根据时间表自动调节空调机组新风量的大小 , 以保证室内的舒适度。

  当室外最高温度超过 26C℃时 , 系统将采取秋季过渡季节的控制模式 , 采用夜间吹扫的办法 , 充分利用室外凉爽的空气净化房间并且把房间的余热带走。吹扫时间可以跟据气候的变化进行调整 , 夜间扫风系统主要依据热负荷曲线 , 而不是主要使用时间程序。

  秋季过渡季节模式的判断标准其一为本地区的历史室外 ( 干球 ) 温度记录 , 其二是室外日平均气温是否达到 8C℃。满足两个条件时系统进入秋季过渡季节模式 ,此时系统将根据运行的热湿负荷曲线以及时间表自动调节空调机组新风量的大小。但是如果室外最高温度低于15C℃时 , 系统将采取春季过渡季节的控制模式 , 取消夜间吹扫的办法。

  春秋过渡季可以也由楼控管理人员来确定 , 当运行人员认为现在季节已经不需要供冷、供热 , 并且已经停止运行冷冻站、换热站 , 在此状态下物业管理人员可以判定现在为过渡季。过渡季会尽量采用新风 , 当温度出现反复时 , 由于系统没有制冷、制热的能力 , 所以只保持最小新风量的供给。

  3.7 采用等效温度和区域控制法。

  人体对于温度的反映比较敏感 , 但对于相对湿度的反映则要迟钝很多 , 相对湿度在 35%~ 65% 之间人体的反映比较迟钝 , 但是超越 65%以后或低于 35% ,人体对湿度的反映非常激烈 , 冬季比较干燥 , 因此需要加湿,相对湿度在此时将会成为舒适度的主导因子。

  所以先进的控制策略将在此项目中占有极为重要的地位。否则 , 相同的投资 , 同样的设备 , 将会产生截然不同的控制效果。

  在整个控制过程中 , 不单一的采用温度作为控制指标 , 而是采用舒适度为控制指标 , 即使用等效温度为控制指标 (T=25℃ ,φ = 50% )。除了采用等效温度作为控制指标 , 还要采用区域控制的方法 , 即人体对外界环境在一定区域内感觉都是比较舒适的 , 所以没有必要将等效温度控制在一个点,而是将其控制在一定的范围内,这样可以使系统更加容易稳定 , 能够非常有效的节约能量 , 仅此一项技术 , 年节能就可以在普通策略的基础上再节省 10%.

  3.8 延长设备的使用寿命。

  在建筑内配置楼宇自控系统之后 , 设备的运行状态始终处于系统的监视之下 , 楼宇自控系统可提供设备运行的完整记录 , 同时可以定期打印出维护、保养的通知单 , 这样可以保证维护人员不超前、不误时地进行设备保养 , 因此可以使设备的运行寿命加长 , 也就是降低了建筑的运行费用。实现资源的节省。

  3.9 能源管理系统的应用。

  准确利用能源管理软件 , 建立能源管理系统 , 实现能耗跟踪、节能的远程及就地控制。能源管理系统由各种计量仪表和软件程序组成 , 安装于各种基本的空调设备 ( 如制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵、风机等 )上的计量仪表不仅可以在系统运行时采集该设备的适时运行原始数据 , 还可以协助中央控制器 , 在系统软件控制下 , 实现系统的节能运行。软件程序则是能源管理系统的中枢。

  首先 , 由各种计量仪表采集的设备运行原始数据 ,通过数据传输通道传输到中央处理器 , 利用软件程序对其进行分析整理 , 从而建立系统高效低能运行数据库 ,为以后的能源管理提供基本依据。

  然后 , 在空调系统的运行过程中 , 各种计量仪表采集相应的运行数据传输给中央处理器 , 通过软件程序的对比分析 , 拟合出系统的运行曲线 , 从而判断系统是否处于节能运行状况。若发现运行异常 , 系统软件可根据采集的适时运行数据及所拟合的运行曲线 , 自动确定故障部位、发出声光报警信号 , 通知故障检测程序自动排障或指示设备管理人员人工排障。

  此外 , 能源管理软件还可自动存储或打印设备运行数据和运行曲线 , 为后续的系统完善提供可靠资料。各种计量仪表也可通过显示屏直接显示运行数据 , 提高管理人员的节能意识。

  4 结束语。

  本文在介绍智能建筑的基础上 , 进一步探讨了楼宇自动化系统的构成 , 并且对制冷站组态控制和空调机组控制方案进行细致地研究及节能分析 , 包括中央空调冷水系统、空调冷却水系统、空调系统、新风系统、送、排风机系统、车库诱导风机系统、给排水系统、电梯系统、照明系统。

  参考文献:

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  [4] 刘凯凡 . 楼宇自动化技术在目前建筑中的具体应用[A].《IT 时代周刊》2013 年度论文集 [C].2013:2.

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